二極管這個(gè)元器件是非常基礎(chǔ)且重要的。它具有多種用途，并且在許多電路中都被廣泛應(yīng)用。其中，二極管鉗位電路應(yīng)用是非常常用的一個(gè)。通過二極管鉗位電路，我們可以將一個(gè)輸入信號(hào)的電壓鉗位在某個(gè)特定的值，并且可以將這個(gè)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流輸出。這種電路可以被應(yīng)用于許多不同的領(lǐng)域，例如數(shù)字邏輯電路、電源管理、信號(hào)處理等等。總的來說，二極管鉗位電路的應(yīng)用是非常廣泛且重要的，對(duì)于電子工程師來說是必須要掌握的基本技能之一。
二極管定義：
二極管通常由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，它具有單項(xiàng)導(dǎo)電的特性。這意味著在二極管中，電流只能從一個(gè)特定方向流過。當(dāng)二極管應(yīng)用于電路中時(shí)，電流只能從陽(yáng)極流向陰極。不同種類的二極管具有不同的壓降值。對(duì)于硅材料二極管，壓降約為0.7伏特，對(duì)于材料鍺二極管，壓降約為0.3伏特，而對(duì)于肖特基二極管，壓降約為0.2伏特。
LED，或稱發(fā)光二極管，是一種特殊的二極管。它們具有不同的電壓降值，這取決于其制造材料和設(shè)計(jì)。與普通二極管不同，LED不僅可以導(dǎo)電，還可以發(fā)光。這是因?yàn)楫?dāng)電流通過LED時(shí)，電子與空穴結(jié)合，釋放出能量，導(dǎo)致LED發(fā)出光線。
現(xiàn)在，我們來重點(diǎn)學(xué)習(xí)最有代表性的硅管。硅是一種廣泛使用的半導(dǎo)體材料，因其穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)而在電子行業(yè)中受到高度重視。硅管的制造工藝成熟，成本低廉，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。
二極管的經(jīng)典鉗位電路
上圖這個(gè)電路就是我們平時(shí)最常用的二極管鉗位電路，用來將輸入口的電壓鉗位在VCC+0.7與GND-0.7之間。具體的工作原理如下分析：
1.當(dāng)輸入口的電壓小于等于GND-0.7時(shí)，二極管D1不導(dǎo)通，二極管D2導(dǎo)通，此時(shí)輸出口的電壓就會(huì)被鉗位在GND-0.7，無論輸入再小，輸出也不會(huì)變。
2.當(dāng)輸入口電壓大于GND-0.7還有小于VCC+0.7這個(gè)區(qū)間時(shí)，二極管D1不導(dǎo)通，二極管D2也不導(dǎo)通，此時(shí)輸出口的電壓就是輸入口的電壓。
3.當(dāng)輸出入口的電壓大于等于VCC+0.7時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，二極管D2不導(dǎo)通，此時(shí)無論輸入口的電壓怎樣變化，輸出口的電壓始終是VCC+0.7以保護(hù)后級(jí)電路。
通過上述3步分析，我們可以得出無論輸入電壓是多少，它的輸出口電壓始終GND-0.7到VCC+0.7之間，因此就很好的保護(hù)了后級(jí)電路，以免損壞更多電子元器件。
下面介紹幾個(gè)二極管鉗位電路最常用的電路場(chǎng)景：
很常見的如上圖的電路，用外部向芯片內(nèi)部輸入模擬量信號(hào)，我們?yōu)榱朔乐雇獠康妮斎胄盘?hào)電壓高低不穩(wěn)定沖擊IO引腳內(nèi)部電路，因此便引入了二極管鉗位保護(hù)電路。
上圖是又一個(gè)經(jīng)典的二極管鉗位應(yīng)用電路，用來做電平轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入電平為5V電壓時(shí)，由于Vout端和前級(jí)電路不是一個(gè)系統(tǒng)，因此必須做電平轉(zhuǎn)換以免5V損壞后級(jí)元器件，由于應(yīng)用了二極管經(jīng)典鉗位電路，成功將5V鉗位到3.3V，不需要花其他代價(jià)。
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